紫坪铺水利枢纽工程地下洞室群围岩稳定问题研究

2023-08-24 理论教育版权反馈

【摘要】：隧洞围岩的变形破坏模式有塑性挤出、块体滑落、弯曲折断等,围岩整体稳定,F3断层和层间剪切错动带工程性状差,隧洞开挖后,易造成应力集中,且往往有废旧煤洞分布,使得围岩稳定条件更差,是需要重点研究和处理的地段,通过分析认为在做好相应工程处理措施基础上具备成洞条件。

右岸单薄的条形山脊中,布置有4条引水发电洞、2条泄洪洞和1条冲沙放空洞,形成地下洞室群。隧洞围岩为砂岩、页岩韵律互层,顺层发育层间剪切错动带(L)和规模较大的F3断层,性状很差,这些部位往往又是煤洞集中分布的地方,致使其围岩松弛甚至塑流变形、地下水和瓦斯聚集等,施工稍有不慎,可能引起大塌方、涌水、瓦斯爆炸等突发事故,此外,4条引水隧洞平行布置,洞间距小仅8m,洞间岩柱的稳定性如何,这些洞室群是否具备成洞条件,需要进行深入论证。

针对地下洞室群特殊的工程地质环境,前期主要采用地表地质调查和勘探试验相结合的手段,重点研究了围岩岩性和强度、构造及发育特征、岩体风化卸荷特征、地下水活动以及废旧煤洞分布规律等,运用水利水电工程地质勘察规范围岩工程地质分类方法,并参照Q系统和比尼奥斯基围岩分类法(RMR),对围岩进行详细分类。隧洞围岩的变形破坏模式有塑性挤出、块体滑落、弯曲折断等,围岩整体稳定,F3断层和层间剪切错动带工程性状差,隧洞开挖后,易造成应力集中,且往往有废旧煤洞分布,使得围岩稳定条件更差,是需要重点研究和处理的地段,通过分析认为在做好相应工程处理措施基础上具备成洞条件。此外,工程区地层为含煤砂岩、页岩地层,含有易燃、易爆的瓦斯气体。由于20世纪50年代,紫坪铺工程导流洞施工中曾发生过瓦斯爆炸,造成多人伤亡事故。90年代当地小煤窑亦多次发生瓦斯爆炸；2004～2005年,工程区以外的高速公路相同地层的隧道施工中,出现了瓦斯爆炸,造成了重大人员伤亡事故。在初步设计阶段,我院就针对地层中存在的有害的瓦斯气体开展了专题研究,详细研究了瓦斯的分布、赋存环境,通过实验室瓦斯含量测定,现场探洞和钻孔中煤样瓦斯含量测定,根据煤层瓦斯含量,洞室断面大小,施工方法和通过煤层厚度计算了瓦斯涌出量,结合现场访问和类比其他工程情况,综合定量评价了紫坪铺地下洞室所经煤系地层瓦斯涌出量和可能的危害,提出了施工中必须采取的安全防护措施。在施工中严格按瓦斯隧洞施工,加强监测和通风,及时封闭开挖面,施工中实测瓦斯情况与预测一致,由于防范措施得当,没有发生一起瓦斯事故,确保了安全施工。这对其他类似工程的施工具有一定的指导意义。

紫坪铺水利枢纽工程地下洞室群围岩稳定问题研究

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